Часть 2: Эпическая миграция

Морские черепахи Loggerhead ( Caretta caretta ) делают одну из самых длинных и самых удивительных миграций в животном мире. В предыдущем выпуске я посмотрел, как начинается путешествие, с вылупившимися из гнезд вылуплениями и скремблированием в открытое море. Но это только первый шаг в длинном трансокеанском путешествии.

Логгерхеды, рожденные на побережье Флориды, пробираются к североатлантическому круговороту, обширной круговой системе, которая окружает Саргассово море. Юношеские черепахи проводят 6-12 лет в круговороте, иногда пересекаясь к восточной стороне Атлантического океана, прежде чем вернуться на североамериканское побережье. За это время они могут покрыть более 9 000 миль. Условия в Североатлантическом круговороте подходят для молодых черепах, чтобы выжить и расти, и им удается избежать слишком большого отклонения от севера или юга, где они рискуют быть замеченными другими океанскими течениями и выбрасываться из круговорота.

Проведя несколько лет в открытом океане, ссоры сходят на североамериканское побережье, чтобы поселиться на мелководных участках. Эти черепахи могут надежно вернуться в конкретные районы кормления после длительных миграций (и после «экспериментальных перемещений» ученых). Известно, что морские морские черепахи путешествуют на большие расстояния, чтобы вернуться на конкретный участок пляжа, на котором они родились, чтобы откладывать свои яйца из года в год.

Как молодые ссоры, не имеющие предшествующего миграционного опыта, находят свой путь через океан и обратно, также находясь в Северной Атлантике? Что стоит за способностью несовершеннолетних и взрослых черепах определять конкретные географические объекты, разделенные тысячами миль? Годы исследований Кеннетом Ломанном, морским биологом из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилле и другими, показали замечательный ответ.

• Что в имени? Работа!
• Жестокое ли решение?
• Алгебра необходима
• Толстые ленивые окрестности?
• Мясо для секса? Вздутый "факт"

Прежде чем мы ответим на эти вопросы, важно понять разницу между компасом и картой и роль, которую эти концепции играют в путешествии логического входа.

Компас против карты

Эффективная навигационная способность логгерхеда подразумевает, что у него есть как соображение компаса для сохранения заголовков, так и смысл карты для определения его положения относительно других местоположений.

• Найти неподвижность
• Золотая Пси: Психология идет к фильмам
• Сила уязвимости
• Ад – суицидальный подросток
• Показали! Тема моей следующей книги

Компас обеспечивает информацию направленности. Многие животные обладают чувством компаса; он может быть основан на положении солнца или звезд, паттернах поляризации света или магнитном поле Земли. Компас имеет решающее значение для навигации, но сам по себе его часто недостаточно. Чтобы найти конкретное географическое местоположение или маневр по сложному миграционному маршруту, животное требует наличия карты. Карта предоставляет позиционную информацию. Животные используют смысл карты, чтобы определить свое местоположение относительно цели.

Разница между чувством компаса и чувством карты похожа на разницу между удерживанием компаса и наблюдением, что вы стоите на восток и держите GPS, который говорит вам, где вы находитесь, и как добраться до вашего дома оттуда.

В первой части этой серии из двух частей я обсуждал, как гнездящиеся ловушки используют магнитный смысл компаса для поддержания своего курса при первом плавании в открытый океан. Морские черепахи относятся к числу многих животных, обладающих магнитным компасом, и его механизмы хорошо изучены. Но до недавнего времени было мало известно об этом смысле карты черепах.

Поскольку морские черепахи могут ощущать магнитные поля, следовало, что они могли бы использовать магнитную информацию в своем смысле карты. Магнитный компас позволяет морским черепахам определять направление; магнитная карта позволит им оценить свое географическое положение и выяснить, где они относятся к другим местоположениям. Чтобы использовать такую ​​магнитную карту, морские черепахи должны были бы различать небольшие различия в магнитных полях и узнавать, как магнитное поле изменяется в географической области, где они живут и мигрируют.

Обнаружение магнитных параметров

Несколько особенностей магнитного поля Земли меняются предсказуемо. Таким образом, разные географические местоположения имеют разные магнитные подписи и могут использоваться для определения географического положения. Одной из этих особенностей является угол наклона, который является углом, при котором линии магнитного поля пересекают поверхность земного шара. Этот угол составляет от 0 градусов на экваторе до 90 градусов на полюсах; другими словами, угол наклона изменяется с широтой. Второй геомагнитный признак, который изменяется по поверхности Земли, – это сила магнитного поля. В общем, поле наиболее сильное вблизи магнитных полюсов и самое слабое на экваторе.

Чтобы определить, как отрывки реагируют на разные магнитные углы наклона и интенсивности, Ломанн и его коллеги использовали тот же базовый экспериментальный проект, который впервые показал магнитный компас черепах. В этой установке каждая вылупляющаяся черепаха была снабжена ремнем из нейлона-лайкры, соединенным с мононити. Черепаха была привязана к электронной системе слежения в центре кругового пула воды, позволяя ей плавать в любом направлении, в то время как система слежения следила за ее движениями. Большая катушечная система, состоящая из множества нитей проволоки, через которые мог проходить электрический ток, окружала бассейн. Ломанн и его коллеги манипулировали катушкой для создания магнитных полей различной интенсивности и угла наклона.

В двух отдельных экспериментах исследователи показали, что отломанные ловушки могут обнаруживать как магнитный угол наклона, так и интенсивность магнитного поля. В этих экспериментах один из двух параметров поддерживался постоянным, а другой был изменен. Хотя этот экспериментальный подход был необходим, чтобы продемонстрировать, что логические записи способны обнаруживать каждый параметр, он не точно отражает мир. В природе интенсивность и наклон магнитного поля изменяются вместе по поверхности Земли.

Чтобы приблизиться к таинственности морских карт черепах, вылупляться нужно будет в условиях, воспроизводящих найденные вдоль их миграционного маршрута в североатлантическом круговороте.

Магнитная карта со знаками

В следующем эксперименте Ломанн и его коллеги использовали ту же процедуру – с жгутами, круговым пулом и системой катушек, – но они подвергли выслеживающие ловушки магнитным полям, воспроизводящим те, которые были обнаружены в трех широко разделенных местах в Североатлантическом круговороте.

Черепахи ответили плаванием в направлениях, которые в каждом случае помогли бы им оставаться в Североатлантическом круговороте и продолжить движение по их миграционному маршруту. Например, инкубаторы, подвергшиеся воздействию магнитного поля, реплицирующего то, что существует вблизи северо-восточного края крутизны, плыли на юг, тогда как вылуплявшиеся под воздействием поля, воспроизводящего один вблизи северной Флориды, плавали на восток-юго-восток. Эти ответы кажутся унаследованными, поскольку птенцы никогда не были в океане.

Результаты подтверждают, что черепахи черепах могут различать магнитные поля, найденные вдоль их миграционного маршрута. Более того, результаты предполагают, что птенцы могут использовать эти региональные магнитные поля в качестве навигационных маркеров. Это означает, что черепаха, плавающая в пределах Североатлантического круговорота, может определить свое положение и соответствующим образом изменить свое направление плавания, если оно должно выходить за пределы курса. Другими словами, срывы имеют магнитную карту.

В другом недавнем эксперименте Ломанн и его коллеги разоблачили вылупление ловушек с магнитными полями, воспроизводящими те, которые существуют в двух местах с одинаковой широтой, но с разными долготами (на противоположных сторонах Атлантического океана). В каждом случае черепахи реагировали плаванием в направлении, которое удерживало бы их на своем маршруте миграции. Этот эксперимент был первой демонстрацией того, что долгота может быть закодирована в магнитную карту любого животного. Похоже, что морские черепахи получают как географическую, так и долготную информацию из магнитного поля Земли и используют ее для создания двунаправленной магнитной карты.

Вывод

Морские черепахи Loggerhead вылупляются с возможностью считывания магнитного поля Земли. Они могут обнаруживать тонкие различия в магнитных полях в разных частях океана и использовать эти региональные области в качестве навигационных маркеров, чтобы помочь им оставаться на их миграционном пути.

На протяжении многих лет и многих тысяч миль морские черепахи создают свои магнитные карты, учась распознавать вариации магнитного поля в разных местах. К тому времени, как они достигают зрелости, эти черепахи знают магнитную топографию мест, где они живут, и корма. Они используют эти магнитные карты для перехода к конкретным географическим местоположениям – местам для еды, спаривания, миграции и гнезда.

Статьи по Теме:

Lohmann, KJ и CMF Lohmann. 1994. Обнаружение магнитного угла наклона морскими черепахами: возможный механизм определения широты. Журнал экспериментальной биологии. 194: 23-32.

Lohmann, KJ и Lohmann, CMF 1996. Обнаружение интенсивности магнитного поля морскими черепахами. Природа 380: 59-61.

Lohmann, KJ, Cain, SD, Dodge, SA и Lohmann, CMF 2001. Региональные магнитные поля как навигационные маркеры для морских черепах. Наука 294: 364-366.

Lohmann, KJ, Putman, NF и CMF Lohmann. 2012. Магнитная карта птицеводческих морских черепах. Текущее мнение в нейробиологии . 22: 336-342.

Putman, NF, Endres, CS, Lohmann, CMF и KJ Lohmann. Восприятие долготы и бикоординатные магнитные карты в морских черепахах. Текущая биология . 21: 463-466.